《多媒体技术基础》第3版 答案

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《多媒体技术基础》第3版

练习与思考题参考答案

林福宗

清华大学计算机科学与技术系

2008-2-15

linfz@

第1章多媒体技术概要

1.4 无损压缩是什么？

无损压缩是用压缩后的数据进行重构(也称还原或解压缩)，重构后的数据与原来的数据完全相同的数据压缩技术。

无损压缩用于要求重构的数据与原始数据完全一致的应用，如磁盘文件压缩就是一个应用实例。根据当前的技术水平，无损压缩算法可把普通文件的数据压缩到原来的1/2～1/4。常用的无损压缩算法包括哈夫曼编码和LZW等算法。

1.5 有损压缩是什么？

有损压缩是用压缩后的数据进行重构，重构后的数据与原来的数据有所不同，但不影响人对原始资料表达的信息造成误解的数据压缩技术。

有损压缩适用于重构数据不一定非要和原始数据完全相同的应用。例如，图像、视像和声音数据就可采用有损压缩，因为它们包含的数据往往多于我们的视觉系统和听觉系统所能感受的信息，丢掉一些数据而不至于对图像、视像或声音所表达的意思产生误解。

第2章无损数据压缩

2.4 现有5个待编码的符号，它们的概率见练习表2-2。计算该符号集的：(1) 熵；(2)霍夫曼

码；(3) 平均码长。

(1) 熵

Σ =-0.4×(0.4)-2×0.2*(0.2)-2×0.1(0.1) 2log2log2log 21()()log()niii Hapapa==−

=0.4×1.3219+0.4×2.3219+0.2×3.3219=0.5288+-0.9288+0.6644=2.1220 (位) (2) 编码树和霍夫曼码

练习图2-1 编码树

代码分配不唯一

(3) 平均码长

L=0.4+0.4+0.6+0.4+.04=2.2(位/符号)

第3章数字声音编码

3.1 音频信号的频率范围大约多少？话音信号频率范围大约多少？

(1) Audio: 20~20000 Hz

(2) Speech: 300~3400 Hz

3.4 采样频率根据什么原则来确定？

奈奎斯特理论和声音信号本身的最高频率。采样频率不应低于声音信号最高频率的两倍，这样就能把以数字表达的声音还原成原来的声音。

3.5 样本精度为8位的信噪比等于多少分贝？

48 分贝

3.7 选择采样频率为22.050 kHz和样本精度为16位的录音参数。在不采用压缩技术的情况下，

计算录制2分钟的立体声需要多少MB(兆字节)的存储空间(1MB=1024×1024B) (22050×2×2×2×60)/(1024×1024) ＝10.09 MB

3.13 自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)的两个基本思想是什么？

ADPCM综合了APCM的自适应特性和DPCM系统的差分特性，是一种性能比较好的波形编码。它的核心想法是：①利用自适应的思想改变量化阶的大小，即使用小的量化阶(step-size)去编码小的差值，使用大的量化阶去编码大的差值, ②使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值，使实际样本值和预测值之间的差值总是最小。

第4章彩色数字图像基础

4.3一个像素的RGB分量分别用3，3，2位表示的图像，该幅图像的颜色数目最多是多少？如

果有一幅256色的图像，问该图的颜色深度是多少？

(1) 256 种；(2) 8 位

4.5 JPEG压缩编码算法的主要计算步骤是：①DCT变换，②量化，③Z字形编码，④使用DPCM对直流系数(DC)进行编码，⑤使用RLE对交流系数(AC)进行编码，⑥熵编码。假设计算机的精度足够高，在上述计算方法中，哪些计算对图像的质量是有损的？哪些计算对图像的质量是无损的？

第6章颜色空间变换

6.1 PAL制彩色电视使用什么颜色模型？NTSC制彩色电视使用什么颜色模型？计算机图像

显示使用什么颜色模型？

(1) PAL制彩色电视：YUV

(2) NTSC制彩色电视：YIQ

(3) 计算机图像显示设备：RGB

6.2 用YUV或YIQ模型来表示彩色图像的优点是什么？为什么黑白电视机可看彩色电视图

像？

(1) YUV表示法的优点：①它的亮度信号(Y)和色度信号(U，V)是相互独立的，因此可以对这些单色图分别进行编码；②可以利用人眼的特性来降低数字彩色图像所需要的存储容量。YIQ同样具有YUV的这两个优点。

(2) 黑白电视能接收彩色电视信号的道理是利用了YUV/YIQ分量之间的独立性。

6.3 在RGB颜色空间中，当R=G=B，且为任意数值，问计算机显示器显示的颜色是什么颜色？

灰色

6.4 在HSL颜色空间中，当H为任意值，S=L=0时，R，G和B的值是多少？当H＝0, S=1, L＝

0.5，R，G和B的值是多少?

(1) 当H为任意值，S=L=0时，R = G = B = 0

(2) 当H＝0, S=1, L＝0.5时，R＝1，G ＝B ＝0

第7章小波与小波变换

7.4 使用规范化的小波变换算法，用MATLAB编写一个M文件，重新计算f(x)= [2,5,8,9,7,4,-1,-1]的哈尔小波变换。(略)

第8章小波图像编码

8.2 解释EZW的含义。

嵌入零树小波编码(embedded zerotree wavelet, EZW)是Shapiro, J. M在1993年开发的一种编码算法。"小波"表示该算法以离散小波变换为基础，以变换后的大系数比小系数更重要以及高频子带中的小系数可以忽略为背景；"零树"表示小波变换系数之间的一种数据结构，用同一方向和相同空间位置上的所有小波系数构成一棵树，如果树根及其子孙的小波系数的绝对值小于某个给定域值，则这棵树就称为零树；"嵌入"表示一幅图像可以分解成一幅低分辨率图像和分辨率由低到高(表示图像细节)的许多子图像，图像合成过程是通过子图像生成许多分辨率不同的图像。EZW编码就是按照用户对图像分辨率的不同要求，编码器进行多次编码，每进行一次编码，域值降低1/2，水平和垂直方向上的图像分辨率各提高1倍。编码从最低分辨率图像开始扫描，每当遇到幅度大于域值的正系数就用符号P表示，幅度小于域值的负系数用符号N表示，树根节点上的系数幅度小于域值而树枝中有大于域值的非零树用符号Z表示，零树用符号T表示，编码的输出是符号集{P, N, T, Z, 0, 1}中的一系列符号。

第9章数字电视基础

9.1电视是什么？电视制是什么？世界上主要的彩色电视制有哪几种？

(1) 电视是捕获、广播和接收活动图像和声音的远程通信系统；(2) 电视制(television system)是传输图像和声音的方法；(3) 目前世界上使用的彩色电视制式主要有PAL，NTSC，SECAM三种，都是模拟彩色电视制式。

9.2 隔行扫描是什么意思？非隔行扫描是什么意思？